3．2　装设滤波装置
　　滤波装置的装设需要根据整流装置产生的高次谐波次数及高次谐波电流值和无功功率平衡等条件确定。
　　在本项目中滤波装置的装设还需要考虑以下两种因素：
（1）滤波装置安装方式
　　 化工厂内四套整流装置正常分别由郝村一路10kV出线供电，每两路10kV出线接在郝村一段10kV母线上。
　　 每套整流装置装设一套滤波装置共需四套滤波装置。改进化工厂接线，即将正常工作时一回10kV线路分别带一套整流装置改为同一母线上的两回线路并列运行（相应的保护要复杂一些）。每段母线装设一套滤波装置，又需要装设两套滤波装置，既可节约投资，又可保证滤波效果，是一种较为理想的方案。同时为变压器一次绕组改接线后使两套整流装置并列运行成为可能。
2）整流设备治理效果
　　 前已述及非特性高次谐波的产生主要是由于整流装置的触发角不同及器件特性有差异引起，治理整流装置消除其差异取得的效果对滤波装置的设置有影响，若基本能消除2、3、4次及以上偶次谐波则滤波装置只需滤除5次及以上的奇次谐波。若2、3、4次及以上偶次谐波仍超过国家标准，则滤波装置需滤除二次及以上高次谐波，高次谐波次数越低对相应的滤波设备要求也愈高，显然这种情况我们不希望出现，因为它将使滤波装置复杂，投资高、损耗大，运行费用也提高。
　　我们认为，经过治理整流设备应该能消除或基本消除偶次谐波及三次谐波，使其注入系统的谐波电流含量在标准允许范围之内，万一达不到这种效果再考虑装设相应的滤波装置。
滤波方案按以下条件确定：
　　（1）每套滤波装置装设5、7、11次单通滤波器，单通滤波器选择R－L－C串联的B型滤波器，装设一套13次及以上的高通滤波器，其选择H型滤波器。
　 （2）按改进化工厂一次接线方案即两套整流装置设置一套滤波装置，在化工厂共装置两套滤波装置。
　 （3）暂按不改变变压器一次绕组配置滤波装置，如果改接线实施时再取消5、7次单通滤波器。按目前实测的谐波电流含量设计滤波装置，待治理整流设备后实测谐波电流再调整滤波器参数。
3．3　滤波器设计
3．3．1　设计条件
　　为使滤波器设计合理，既满足滤波要求又尽可能节约投资和降低损耗，需要掌握以下三个条件：
（1）系统阻抗（高频阻抗）及其变化范围
　　需要了解系统在各种运行方式下的阻抗频率变化曲线，或者最不利条件时即最小运行方式下的阻抗频率曲线。工程上对于10kV系统可以等效为感性阻抗，并认为系统高频阻抗始终是感性，本工程中，在最小运行方式下的基波阻抗值为Xx＝0．5（Sj＝100MVA）。
n次谐波下的系统谐波阻抗为"
　 Xnx＝0．5n
（2）谐波源产生的谐波量
　　根据以往多次实测结果综合确定，各套整流装置的谐波电流见表1。
　 由于测量是随机的，具有分散性和不完全性，根据实际情况，在实测结果基础上再考虑一定的余量作为设计参数。
（3）谐波限制标准
对谐波的限制以我国现行有关标准为目标值。本工程设计标准略高于国家标准（主要是考虑负荷有可能要发展及留有适当的余度）。
3.3.2 滤波方案确定
交流滤波器可以在滤除谐波的同时,提供无功补偿,即滤波器具有滤波和补偿双重作用,确定滤波器容量时道德根据无功补偿需要确定一定电容量,根据测量结果化工厂目前政党生产共需要10Mvar无功,计及其安装的并联电容器后共需要13Mvar无功,考虑到本厂目前实际生产能力达不到设计能力,因此每台滤波装置补偿按6Mvar设计,共需要12Mvar。
滤波器的总补偿容量确定后，根据支路谐波电压基本相等原则，确定低通滤波器各支路容量和高通滤波器容量。
设n次调谐滤波器挂在相电压为UP的接线上，因为是n次调谐，所以有：
n次调谐滤波器的电容器两端谐波电压为：
为了使各次调谐滤波器的电容器谐波电压基本一致，须使ωCn∝In／n代入（5）式得：
（8）式即为无功补偿容量QC分配公式。
　　 根据化工厂谐波次数及谐波电流计算各支路滤波容量
5次谐波电流　　 65A；
7次谐波电流 65A；
11次谐波电流 30A；
13次谐波电流 25＋20＝45A；
总的无功补偿容量按6Mvar计算则
Q5＝13／28．8×6000＝2708kvar
取2700kvar
Q7＝9．3／28．8×6000＝1800kvar
取1800kvar
Q11＝3／28．8×6000＝625kvar
取600kvar
Q13＝3．5／28．8×6000＝729kvar
取900kvar
　　 按上述分配结果确定的方案如图2所示。
　　 对于5、7、11次单通滤波器采用最佳品质因数的方法求解其电阻值，一般品质因数Q在30～60之间。
　　 对于13次高通滤波器按最佳滤波效果计算其它参数。
　　 上述参数作为初步方案，待治理整流设备后，根据那时的谐波电流情况再作调整和详细的工程设计计算。
3．4　单调谐滤波器与电力系统的谐振
　　对于n次单调谐滤波器，其电感元件Ln与电容元件Cn满足n•ωLn＝1／（nωCn），而对于低于n次的m次谐波，n次单调谐滤波器回路呈容性，在一定条件下，单调谐滤波器与系统可能发生并联或串联谐振，谐振时发生的过电流和过电压将增大损耗，损坏设备，危害非常严重，因此，必须避免单调谐滤波器与系统发生谐振现象。
　　 单调谐与系统发生并联谐振的等效电路见图2。经过分析可以得出结论，对于n次单调谐滤波器为防止发生m次谐波谐振只要使
式中：LS—系统等值电感；
Ln—n次滤波器等值电感；
Cn—n次滤波器等值电容
　　 实际工作中，为防止发生并联谐振，一般采取的措施是使nωLn略大于1／（nωCn）使回路对于n次谐波略呈感性，当然这种措施是以降低滤波效果为代价，因此需要兼顾防止谐波放大和滤波效果，使其都在目标值范围内。
　　 同样，对于n次单调谐滤波器还有与系统发生m次谐波串联谐振的可能性，对于本项目而言基本不存在这种可能性，不再作讨论。
4　效益分析
经过谐波治理，预计达到的效益为：
　 （1）谐波电压和谐波电流等项电能指标均符合国家标准，从而保证电网安全、可靠、经济运行。
　 （2）电力设备损耗下降，噪音降低，减小绝缘老化程度，延长设备使用寿命。
　 （3）郝村站10．8Mvar电容器能够正常投入使用，每年运行7000h，无功经济当量按0．1，每kW•h按0．2元计算，每年可产生效益10800×7000×0．1×0．2＝151．2万元。
　 （4）化工厂按12Mvar滤波装置每年产生效益：12000×7000×0．1×0．2＝168万元
　 （5）改造后使整流效率从0．92提高到0．98，按年耗电1×108kW•h计，可节约电能6×106kW•h合120万元。谐波治理后，每年经济效益可达到440多万元，是十分可观和有益的。
5　投资计算
　（1）整流设备治理暂按15万元计列；
　（2）变压器改造按15万元计列；
　 （3）滤波装置按80×12000元＝96万元；
　 共计投资约126万元。
6　结论
　　经过工程技术人员较长时间的测试和理论分析对滏阳化工厂的谐波情况和产生原因基本弄清，并提出相应的治理方案。
6．1　治理整流设备，消除非特征谐波。
6．2　改进变压器接线，使其等效为12脉波整流装置，消除含量较高的5、7次谐波电流。
6．3　装设滤波装置，使注入系统的谐波电流在国家标准允许范围之内，使郝村站及所供其它负荷的电气设备能够安全可靠运行。
　　 通过上述综合治理，力争以较少的投资达到比较满意的滤波效果。使电能质量符合国家标准要求，取得较好的社会效益和综合经济效益。